毛添钿

不良地基的处理是实践工程中的一个重点、难点问题。建筑地基的处理方法有很多,例如:换填垫层法、预压法、强夯法、振冲法等等。其中预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基,包括堆载预压法和真空预压法两种方法。而如今,将两种方法结合起来的所谓的真空堆载联合预压法对缩短工期,达到设计要求的竖向变形和平均固结度都有更加良好的效果,在实际工程实践中运用广泛。

1 工程实例

1.1 工程概况

本工程为拟开发的高层和多层商业住宅小区,软基处理面积约为 88 383m2,场地地貌单元属海陆交互相沉积的滨海平原,勘察期间地面高程为-0.33m～0.26m。地下稳定水位0.20m～1.50m,标高-1.21m～0.88m,埋藏较浅。场地岩土单元层自上而下分为如下几层:人工填土层、海陆交互相沉积的淤泥、粉质粘土、淤泥质粉细砂、砾砂、淤泥质土层、花岗岩风化层。整个场地情况较为复杂,场地西南侧为多年前已建的居民小区,东南侧为在建一期工程,北侧紧邻农用水果花卉种植地,尤其是西南侧居民小区距本次软基处理工程边界仅 20m左右。

1.2 软基处理技术要求

本工程规划建设用地,大面积软基处理作为第一次地基处理,主要满足小区道路、管线及其他轻型建(构)筑物场地地基基础的要求,房屋建筑则采用桩基。各项技术指标要求如下:

1)沉降要求:工后沉降:≤20 cm,差异沉降:＜2.0‰;2)地基处理交工面承载力特征值:120 kPa(以静荷试验为准);3)交工面压实度:＞93%(重型压实);4)地基处理交工面高程:(3.2± 0.1)m(黄海高程)。

1.3 方案选定与设计

根据地勘报告,本场区的底部基本被淤泥所覆盖,淤泥底板下绝大多数为第四系冲洪积粉质粘土,而表层土则由新近回填的粘性土和碎块石组成。原淤泥顶面高程约为 -0.5 m,厚度10.0m～30.0m。结合本工程特点:淤泥层较厚,且填料来源不足,根据 JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范[1]第 5.1.1条规定,并考虑到工期、施工难度、造价等影响因素,拟采用真空堆载联合预压法,堆载料作为预留沉降量和交工面以上填土。

将整个场地分成 4个区间,经过详细计算分析,场地在真空联合堆载预压作用下,本项目软基处理设计技术参数见表 1。

因采用真空预压时,在真空预压满载 80 kPa的荷载作用下,当固结度达到U时,软基处理固结沉降为St=U◦Sc。当考虑填土荷载以及车辆使用荷载作用下淤泥的固结沉降量为 Sc′,当固结度达到U′时,软基处理固结沉降为St′=U′◦Sc′,则应St=St′,且也应该满足工后沉降的要求,Sc-St≤20 cm,以此来推算真空预压的时间。

表1 各区堆载预压设计参数表

表2 真空预压固结度和沉降量计算结果

根据表 2分析,当真空满载预压下固结度达到 80%时,工后沉降就能满足设计要求,按0.9m和1.0m的间距布置插板,预压约 90 d即可达到要求。但考虑到真空设施的不稳定性,实际施工时按有效真空预压时间 120 d考虑,固结度要求大于 90%。

2 施工过程

软基处理工程主要施工内容有以下几个:清表、清理块石、砂垫层、插塑料排水板、真空预压、铺设土布、堆载及压实平整。

2.1 主要施工内容的施工方法

1)平整清理场地。现场块石的清理关系到后续的插塑料排水板的工作,在施工时务必将表面填土仔细翻挖,翻挖深度达海陆交互相沉积的淤泥层。

2)插塑料排水板。插排水板是软基处理的一个关键施工步骤。采购塑料排水板必须取样送到有资质的质检部门进行质量检验,合格后方可用于工程。插塑料排水板设备选用履带式内置式内液压型插塑料板机。为提高点位对中及垂直精度,施工时采用“双人双向吊固定重锤线法”指导施工。在排水板长度不够需要搭接时,需保证足够的搭接长度,并保证其入粘土层的深度不小于0.5m。

3)密封膜的施工。密封膜铺设三层,铺膜时应从区中间向两边拉膜,完成拉膜后及时用砂袋压膜,并用粘土覆盖。密封膜铺好后,立即进行真空泵、仪器安培及沉降杆布置,并在铺膜当天进行真空泵的抽气作业(试抽)。真空管路的连接点严格进行密封,为避免在停泵后真空度很快降低,在真空管路中设置止回阀和阀门。

4)滤管、出膜装置的埋设。滤管采用符合设计或规范要求的带孔波纹塑料滤管,外包土工织物滤水层,捆扎结实,并使滤水层只透水不透砂。滤管连接采用胶管,胶管套入滤管约 10 cm,用铁丝绑紧,铁丝接头严禁朝上,以免扎破滤膜。滤管与塑料排水板采用直径 10mm胶管连接,连接时胶管应套入滤管或塑料排水板10 cm,胶管与滤管及塑料排水板连接处采用塑料扎带扎紧。

5)土工布铺设。各区抽真空正常,真空度稳定后,用人工分幅铺设土工布,相邻两幅搭接缝(即纵缝)处采用双排折叠缝合法缝接,接缝宽度不小于 8 cm。土工布铺设完成后及时用砂袋将其周边叠压牢实,并及时填铺砂垫层(或填一类土)。

6)加载填土的施工。堆载预压施工在真空预压荷载达到设计要求80 kPa的 10 d后进行。在堆载之前先在土工布上填设0.3m厚的粘土或粉土等细颗粒土。从外场进入的填料推平,分层碾压,每一层堆载碾压的高度不得超过 0.5m(第一层填土厚度可以为 1.0m,这是为了保护滤管和土工布不被压坏)。

7)卸载方法。当每分区的真空预压期满,且达到预压排水固结的效果后,即可终止预压。除去抽真空设备,卸载后,用挖土机进行场平至设计要求并用碾压机压实。

2.2 施工中遇到的问题和解决办法

1)插排水板。

原设计采用先用引孔机引孔,再打入排水板的方法。可是由于引孔,在铺完密封膜抽真空开始后,出现引孔点的下陷,随着真空度的增加,出现爆膜现象。为解决这个问题,在打入排水板后铺密封膜前,对引孔点灌干砂压密实,实践表明,效果非常好。

2)沉降差异。

本场区东北侧淤泥局部较厚,西南侧的淤泥较薄,这就势必造成沉降差异。为了满足差异沉降小于 2.0‰的要求,选择两个相近的淤泥厚度变化最大的孔计算,结果见表 3。

表3 近距离淤泥厚度相差最大两钻孔的相对沉降差表

在实际施工中,控制差异沉降的方法主要有两方面:第一,堆载要均匀,严格按照分层要求,避免集中堆载的现象发生;第二,个别区域出现当日沉降量较大的情况时,采用该区域限时抽真空的方法来控制,停泵点的选取要科学合理,并加强监测且根据实际情况及时作出调整。

3)水土保持。

现场对水土保持的措施主要是开挖临时排水沟的办法,因为抽真空时水量较大且持续时间长,临时排水要选取合理的走向,尽快的排入市政管道,避免抽出的水污染周边环境。在堆载预压阶段要特别注意对场区边界的检测和保护,尤其在雨季,应及时对边坡进行加固,避免局部堆载过快发生土体剪切破坏。

[1] JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[2] DBJ 15-38-2005,建筑地基处理技术规范[S].

[3] 赵维炳.排水固结加固软基技术指南[M].北京:人民交通出版社,2005.

[4] 张立志.软土地基的处理[J].山西建筑,2010,36(10):86-87.